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1 novembre 2015 7 01 /11 /novembre /2015 14:04

Bien que ma spécialité soit les énergies renouvelables, il m'arrive de m'intéresser à la métaphysique, à l'Univers. Vous vous y intéressez aussi ? Tant mieux ! Je vais vous exposer mon petit point de vue...

I L'illusion de la matière noire
II Expansion par rapport à quoi ?
III L'Univers visible est un trou noir
IV L'Univers plat et le cône de lumière spatio-temporel
V Big Bang et Big Crunch

I L'illusion de la matière noire

On a observé que les galaxies s'éloignent les unes des autres. C'est aussi le cas des étoiles. Pourquoi ? L'explication traditionnelle, classique, c'est la matière noire.

Ça vous va si je fais une analogie ? Assimilons les étoiles à des raisins dans un cake. Hé bien, au début le cake il est froid. Mais quand on le fait cuire, la pâte gonfle et cela écarte les raisins.
L'analogue à la pâte, c'est... la matière noire.

Pourquoi faire simple quand on peut faire compliqué ? Telle pourrait être la devise des physiciens actuels...

Pourquoi faire simple quand on peut faire compliqué ? Telle pourrait être la devise des physiciens actuels...

Mais dans cette explication, il y a quelque chose qui ne va pas : on n'a jamais observé la matière noire !

Au début du XXème siècle, les physiciens étaient la recherche d'une autre entité fantomatique : l'éther. Ils la cherchaient... mais ne l'ont pas trouvée. Comme si elle n'existait pas. Il a fallu qu'Einstein passe par-là en iconoclaste et dise que l'éther n'existe pas pour que ces vaines recherches cessent. Aujourd'hui, on a le même problème avec la matière noire. Et l'iconoclaste casseur de préjugés n'est toujours pas arrivé dans le milieu des physiciens... ou alors on ne l'a pas écouté.

Ceci est problématique dans la mesure où une règle de base de la pensée scientifique, le rasoir d'Ockham, dit qu'entre plusieurs explications possibles, il faut choisir la plus simple.

Un peu de cosmologie

Ah salut. Je vous présente Wolf le loup, ma nouvelle mascotte. Son nom se prononce à l'allemande ("volf").

Je suis navré Wolf, mais si, il y a plus simple que la matière noire.

On part du formalisme de la relation fondamentale de la dynamique (F = ma, pour les intimes) et on dit : il faut simplement trouver la force qui décrit le mouvement observé.

C'est l'interprétation de la quintessence. Voyons ce que La Recherche nous dit à ce sujet :

Un autre scénario avancé par les scientifiques postule l'existence d'une nouvelle force fondamentale qualifiée de "quintessence" par ses inventeurs, en référence à un concept utilisé dans l'Antiquité pour désigner l'éther - cinquième élément plus difficile à appréhender que l'air, la terre, l'eau ou le feu.1

Dire que cette nouvelle force est fondamentale, c'est aller un peu vite. Mais l'avantage de cette vision des choses, c'est qu'elle est simple.

II Expansion par rapport à quoi ?

On décrit parfois l'Univers comme un ballon sur lequel sont inscrites les galaxies, et qui gonfle. Oui, mais qui gonfle par rapport à quoi ?

Plutôt que de parler d'expansion de l'Univers, on pourrait se dire qu'il y a une limite extérieure, une bordure, et que les galaxies, les étoiles, rapetissent par rapport à cette bordure.

À mesure que le temps passe, les astres rapetissent par rapport à la bordure de l'univers visible.

À mesure que le temps passe, les astres rapetissent par rapport à la bordure de l'univers visible.

III L'univers visible est un trou noir

Le physicien Thierry CHAMBON a prouvé dans l'un de ses cours que la masse et le rayon de l'univers visible... vérifient la même équation que ceux des trous noirs de Schwarzschild.

La relation entre la masse et le rayon chez les trous noirs de Schwarzschild. Rs est le rayon, M est la masse, c est la vitesse de la lumière dans le vide, G est la constante gravitationnelle.

La relation entre la masse et le rayon chez les trous noirs de Schwarzschild. Rs est le rayon, M est la masse, c est la vitesse de la lumière dans le vide, G est la constante gravitationnelle.

D'où l'idée que l'univers visible est un trou noir, qu'il y a peut-être des choses à l'extérieur... et qu'une multitude de trous noirs s'emboîtent les uns dans les autres comme des poupées russes.

IV L'Univers plat et le cône de lumière spatio-temporel

Dans le vide, la lumière se déplace à une vitesse de pratiquement 300 000 km/s. Cette grandeur est notée "c" (avec une minuscule).

Une année lumière, c'est la distance que parcourt la lumière en une année. Une étoile à 4 années-lumière de distance de nous sera vue... telle qu'elle était 4 ans plus tôt. De même, une étoile située à 10 milliards d'années-lumière sera vue telle qu'elle était... 10 milliards d'années plus tôt.

Si une étoile née il y a 20 ans se trouve à strictement plus de 20 années-lumière... sa lumière ne nous est pas encore parvenue, donc on ne peut pas la voir.

Certains cosmologues affirment que l'univers est plat2. Il n'est pas 100 % plat, il a une épaisseur, ne serait-ce que toi, lecteur, qui n'est pas en 2D contrairement à Mr Game & Watch !

En reprenant ce que j'ai dit plus haut sur la bordure de l'univers (Quoi, vous n'avez pas tout lu ? Mes articles sont faits pour être lus en entier.), on peut schématiser l'évolution spatio-temporelle de l'univers !

Un peu de cosmologie

Lorsqu'on va de haut en bas, le temps s'écoule du passé vers le futur (le sens normal, quoi). Les lignes jaunes représentent des étoiles. Comme elles ont la même longueur sur l'axe du temps, elles ont la même durée de vie (j'avais la flemme de dessiner des étoiles avec des durées de vie différentes). Avez-vous vu la planète Terre ? Depuis la Terre, on peut voir toutes les étoiles dont la ligne coupe le cône de lumière. Ce cône a une inclinaison de 300 000 km/s. L'étoile A est proche spatialement et temporellement ; disons que A = le Soleil. Sa ligne de vie coupe le cône de lumière, elle est donc visible depuis la Terre ! En revanche, B, une autre étoile récente, est trop éloignée, sa lumière ne nous est pas encore parvenue. Il en va de même pour C et E. La ligne de vie de D coupe le cône de lumière, on peut donc la voir ! Quant à F, à l'époque où l'on observe, cette étoile est déjà morte.

V Big Bang et Big Crunch

Il n'est pas rare que les intellectuels croient en un retour à l'origine... C'est chose faite avec l'idée du Big Crunch.

Vous connaissez le Big Bang ? Au départ masse informe, l'Univers se différencie dans un puissant mouvement d'expansion...

L'idée du Big Crunch est que l'Univers finira par s'effondrer sur lui-même et devenir à nouveau une masse informe.

Un retour en arrière ? Quelques éléments corroborent cette hypothèse.

  • Premièrement, le théorème de retour de Poincaré. Il s'applique à de nombreux systèmes mécaniques3 et affirme qu'ils finiront forcément par revenir très près de leur état initiale ;
  • Deuxièmement, la seconde loi de la thermodynamique, seul énoncé scientifique manifestant l'irréversibilité du temps... n'est pas toujours vraie4. Einstein affirme à la fin de sa vie que l'irréversibilité du temps n'est qu'une illusion, aussi tenace soit-elle5 ;
  • Troisièmement, et je donne aujourd'hui à cet argument moins de poids... les quatre forces dites fondamentales (gravitation, électro-magnétique, faible, forte) sont des forces dites réversibles.

J'espère avoir éclairé le lambda et stimulé le spécialiste ^_^ .

Bien que j'aie ici quelque connaissance, il y a une question à laquelle je ne sais pas répondre : comment expliquer l'inflation, cette phase succédant au Big Bang et dans laquelle l'Univers s'étend avec des vitesses supérieures à c, la vitesse de la lumière ? On pourrait imaginer que la vitesse de la lumière varie dans le temps... mais une explication moins déroutante serait plus acceptable.

Bien. Si vous avez des questions ou des remarques, n'hésitez pas à laisser un commentaire.

Notes :

1 : Source : La Recherche, juillet-août 2015, p 84.
2 : Source : La Recherche, juillet-août 2015, p 84.
3 : La mécanique est la science du mouvement.
4 : Source : Einstein aujourd'hui, p. 17
5 :
Source : Einstein aujourd'hui, p. 35

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Published by Bête spatio-temporelle - dans Sciences
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commentaires

EIDER 12/01/2016 14:48

Bonjour,

Une idée me taraude sans que je puisse savoir si elle est valide. Je vais essayer d'être clair.

Si nous remontons au commencement de l'univers - en partant du principe qu'il y a eu un commencement - il était constitué d'hydrogène qui s'est "aggloméré" en étoiles. Ces étoiles ont permis la nucléosynthèse d'éléments plus lourds. A titre d'exemple et en simplifiant, un atome de Fer contient l'équivalent de 26 atomes d'Hydrogène dans un volume 26 fois moindre (à la louche). Plus le temps passe, plus des atomes lourds sont produits et plus la matière se condense.
Qui dit nouveaux atomes, dit chimie et molécules. Ainsi une simple molécule de méthane condense l'équivalent de 10 atomes d'Hydrogène

Parallèlement, la matière se densifie au travers d'étoiles à neutrons, trous noirs et autres
A une autre échelle, la matière se condense en galaxies, amas de galaxies...
A partir de là on peut supposer que les galaxies se rétractent en raison de la production d'atomes plus lourds, de molécules, de trous noirs...

Dès lors l'expansion de l'univers n'est peut-être qu'une illusion d'optique : ce n'est pas l'espace qui s'agrandit mais la matière qui se condense et ceci de plus en plus vite, expliquant alors l'accélération de "l'expansion de l'univers".
Ceci contredirait aussi la deuxième lois de le thermodynamique dans la mesure où l'univers, loin d'aller vers un équilibre va au contraire vers un déséquilibre de plus en plus grand - De ce point de vue, la vie est Néguentropique - l'univers se construit, se complexifie.

Une autre conséquence de mon raisonnement, c'est que si on renverse le processus, on revient à un univers peu diversifié, constitué d'hydrogène, on peut toujours imaginer une forme de "naissance" mais alors beaucoup plus éloignée dans le temps, ce qui laisserait alors tout le temps à l'univers pour construire les structures actuelles de l'univers, car 13 milliards d'années semble court, ne serait-ce que pour former des galaxies plus grosses que la voie lactée.
Si mes souvenirs sont bons, Andromède entrera en collision avec la voie lactée dans 3 milliards d'années, combien de temps faudra-t-il pour obtenir un nouvelle galaxie stable à partir de là ? Alors l'âge actuel, estimé, de l'univers est-il suffisant pour obtenir des galaxies existantes aussi grosses ?

Voilà, ce ne sont que des réflexions isolées, face à mon ordi, pourtant je ne vois pas ce qui cloche dans mon raisonnement...

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